(57)【要約】  制御装置（１４）は、商用電力系統に接続されている蓄電システムにおいて、蓄電池の寿命特性と、動的な電力価格における価格差とを考慮して、充放電深度を、適切に決定できるように、二次電池（１３）の放電深度に対応付けて、放電コストを保持する劣化価格保持部（１４ａ）と、電力の価格を取得する価格情報取得部（１４ｂ）と、対応付けて保持された前記放電コストが価格差を上回らない放電深度で、放電をさせる放電深度切替部（１４ｃ）とを有する。
2011142114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
充放電を行う二次電池の複数の放電深度のそれぞれに対応付けて、その放電深度での前記充放電での放電コストを保持する保持部と、
前記充放電における、放電時の電力の価格と、充電時の電力の価格とを取得する取得部と、
当該放電深度に対応付けて保持された前記放電コストが、取得された、放電時の前記価格から、充電時の前記価格が減じられた、それら２つの前記価格の間の価格差を上回らない放電深度で、前記二次電池に放電をさせる放電制御部とを有する制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の制御装置であって、
前記制御装置は、
前記二次電池と、
電力価格が動的に変動する商用電力系統と、前記二次電池とに接続された双方向インバータとを備える蓄電システムに設けられ、
前記保持部により保持される前記放電コストは、当該放電コストの前記放電深度と、前記二次電池のサイクル寿命特性と、前記二次電池の価格とから計算されたコストである制御装置。
【請求項３】
前記取得部は、放電時に、放電される電力が逆潮流され、売電される際における、当該電力の売電の売電価格を取得する請求項１記載の制御装置。
【請求項４】
保持される前記放電コストは、単位電力量当たりの放電コストであり、
前記取得部により取得される、充電時および放電時のそれぞれの前記価格は、当該単位電力量当たりの価格である請求項１記載の制御装置。
【請求項５】
前記放電コストを受信する受信部を備え、
前記保持部は、受信された当該放電コストを、当該放電コストの前記放電深度に対応付けて保持する請求項１記載の制御装置。
【請求項６】
前記取得部により取得される、充電時の前記価格は、放電がされる時刻よりも後の時刻に、放電された電力が再び充電される際の価格である請求項１記載の制御装置。
【請求項７】
前記放電制御部は、
電力料金と、放電コストとが加算されたコスト関数値を算出し、
前記コスト関数値に加算される前記電力料金は、充電時の前記価格での料金が加算され、放電時の前記価格での料金が減算された額であり、
複数の時刻のそれぞれでの充放電量が含まれる、充放電量の組から、当該組における前記コスト関数値を算出し、
複数の前記組のうちで、算出される前記コスト関数値が最小である組に含まれる複数の前記充放電量により、それぞれの前記時刻において、当該組における当該時刻の前記充放電量での充放電をさせる請求項１記載の制御装置。
【請求項８】
算出される前記コスト関数値は、当該コスト関数値が算出される前記組における、満充電の近傍での放置がされる期間が長いほど、大きな値である、当該放置についてのペナルティの値がさらに加算されたコスト関数値である請求項７記載の制御装置。
【請求項９】
前記二次電池による充放電は、
当該充放電における放電深度が、第２の放電深度よりも浅い第１の放電深度である場合には、第２の劣化コストよりも小さい第１の劣化コストが生じ、深い第２の前記放電深度である場合には、大きい第２の前記劣化コストが生じ、かつ、
当該充放電により、放電時の前記価格から、充電時の前記価格が減じられた、それら２つの前記価格の間の前記価格差が、第２の価格差よりも小さい第１の価格差である場合には、第２の利益よりも小さい第１の利益が生じ、大きい第２の前記価格差である場合には、大きい第２の前記利益が生じる充放電であり、
前記取得部は、充放電がされる際における、放電時と充電時との間の前記価格差を取得し、
前記放電制御部は、取得された前記価格差が、小さい第１の前記価格差である場合には、浅い第１の前記放電深度での充放電を前記二次電池にさせ、大きい第２の前記価格差である場合には、深い第２の前記放電深度での充放電をさせる請求項１記載の制御装置。
【請求項１０】
前記保持部は、小さい第１の前記劣化コストを保持し、
小さい第１の前記価格差は、第１の当該価格差で生じる前記利益が、保持された第１の前記劣化コスト以下の価格差であり、
大きい第２の前記価格差は、第２の当該価格差での前記利益が、保持される第１の前記劣化コストよりも大きい価格差である請求項９記載の制御装置。
【請求項１１】
充放電を行う二次電池と、
前記二次電池の複数の放電深度のそれぞれに対応付けて、その放電深度での前記充放電での放電コストを保持する保持部と、
前記充放電における、放電時の電力の価格と、充電時の電力の価格とを取得する取得部と、
当該放電深度に対応付けて保持された前記放電コストが、取得された、放電時の前記価格から、充電時の前記価格が減じられた、それら２つの前記価格の間の価格差を上回らない放電深度で、前記二次電池に放電をさせる放電制御部とを有する蓄電システム。
【請求項１２】
充放電を行う二次電池の複数の放電深度のそれぞれに対応付けて、その放電深度での前記充放電での放電コストを保持する保持工程と、
前記充放電における、放電時の電力の価格と、充電時の電力の価格とを取得する取得工程と、
当該放電深度に対応付けて保持された前記放電コストが、取得された、放電時の前記価格から、充電時の前記価格が減じられた、それら２つの前記価格の間の価格差を上回らない放電深度で、前記二次電池に放電をさせる放電制御工程とを含む制御方法。
【請求項１３】
充放電を行う二次電池の複数の放電深度のそれぞれに対応付けて、その放電深度での前記充放電での放電コストを保持する保持工程と、
前記充放電における、放電時の電力の価格と、充電時の電力の価格とを取得する取得工程と、
当該放電深度に対応付けて保持された前記放電コストが、取得された、放電時の前記価格から、充電時の前記価格が減じられた、それら２つの前記価格の間の価格差を上回らない放電深度で、前記二次電池に放電をさせる放電制御工程とをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電力の蓄電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の、ノートパソコンやポータブルの情報機器の普及に伴う、電池技術の進歩に伴い、二次電池を、商用電力の貯蔵に使用することが検討されている。例えば、特許文献１には、複数の小型二次電池を直並列に接続した電池モジュールを用いた、商用電力の蓄電システムの構成が開示されている。【０００３】
これら、商用電力の蓄電システムの応用としては、風力発電や太陽光発電の発電電力の平滑化が近年、注目されている。また、以前から、電力料金の安い夜間に充電し、価格の高い昼間に放電することで、需要家における電力コストの削減への応用をすることが考えられている。特許文献２には、夜間料金時間帯の電力を貯蔵し、昼間料金時間帯に放電する商用電力の蓄電システムの構成が開示されている。【０００４】
二次電池を用いた蓄電システムにおいては、放電深度の管理が重要である。二次電池は、過放電により劣化するためである。前述の特許文献２では、充放電履歴から、残容量を推定し、その８０％から９５％を上限に、放電を行う構成が開示されている。また、リチウムイオン二次電池の場合には、放電深度を浅くすることで、電池寿命（生涯容量）が伸びることが知られている。特許文献３には、特許文献２と同様に、夜間電力を蓄電し、昼間に放電するが、浅い放電深度で常用する構成が開示されている。また、二次電池のサイクル寿命を考慮した先行技術として、特許文献４が開示されている。【０００５】
また、近年、電力市場の自由化に伴い、動的に電力価格が変化する、リアルタイムプライシングが導入されつつある。電力価格が、夜間と昼間などの時間帯別に、それぞれ固定的に決まっている場合だけでなく、動的に電力価格が変動する場合に対応した蓄電システムの構成は、特許文献５に開示されている。特許文献５の構成は、電力価格が動的の場合にも、１日のうち、電力料金が最も安い時間に充電し、最も高い時間に放電することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５０７６３号公報
【特許文献２】特許第２９７９９３９号公報
【特許文献３】特開２００７−２１５２６２号公報
【特許文献４】特許第４０６４３３４号公報
【特許文献５】特開２００４−１９４４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
電力価格が動的に変化する場合、充電時と放電時の電力価格差が小さい場合には、電池寿命が伸びるように、放電深度は浅くし、価格差が大きい場合には、放電深度を深くするのが望ましい。価格差が、ある程度より大きくなると、劣化に伴う、電池モジュールの交換費用を考慮しても、充放電量を多くすることで、経済的なメリットを大きくすることができる。【０００８】
しかしながら、特許文献５の構成では、電力価格が動的に変化する場合において、電力料金が最も安い時間に充電し、最も高い時間に放電することができるが、その電力価格差により、充放電深度を決定する構成は開示されていない。また、特許文献１においては、時間帯別（季節別）電気料金などから、年間の運用計画を最適化することが記載されているが、具体的な最適化手法については開示されていない。特許文献２および３では、放電深度の最大値は、静的に決定するか、主に、需要のパターンにより決定される。特許文献４においては、蓄電池寿命コストが考慮されているものの、鉛蓄電池の場合には、生涯容量（＝サイクル寿命×放電深度）が、放電深度によらず一定とできることから、放電深度の動的な決定を行っていない。したがって、これらいずれの文献においても、動的に変動する電力価格の価格差に対応して、放電深度を決定する方法は開示されていない。【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、動的に変動する電力価格に対応し、蓄電池の寿命を考慮して、適切な充放電深度を決定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の制御装置は、充放電を行う二次電池の複数の放電深度のそれぞれに対応付けて、その放電深度での前記充放電での放電コストを保持する保持部と、前記充放電における、放電時の電力の価格と、充電時の電力の価格とを取得する取得部と、当該放電深度に対応付けて保持された前記放電コストが、取得された、放電時の前記価格から、充電時の前記価格が減じられた、それら２つの前記価格の間の価格差を上回らない放電深度で、前記二次電池に放電をさせる放電制御部とを有する制御装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の蓄電システムによれば、蓄電池の寿命特性と、動的な電力価格の価格差を考慮して充放電深度を決定することにより、蓄電システムの経済メリットを最大化することができる。【００１２】
放電がされる放電深度が、価格差を上回る不適切な放電深度になってしまうことが回避され、上回らない適切な放電深度にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態１および２における蓄電システムの概略図である。
【図２】図２は、実施の形態１における制御装置の処理の流れを示す概略図である。
【図３】図３は、実施の形態１におけるサイクル寿命および放電コスト等を説明する図である。
【図４】図４は、実施の形態２における制御装置の処理の流れを示す概略図である。
【図５】図５は、実施の形態３における蓄電システムの概略図である。
【図６】図６は、実施の形態４における蓄電システムの概略図である。
【図７】図７は、制御装置の構成を示す図である。
【図８】図８は、制御装置の構成を示す図である。
【図９】図９は、制御装置のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
実施形態の制御装置は、充放電を行う二次電池（二次電池１３）の複数の放電深度（例えば、図３の（ｂ）欄の、４０％超〜６０％までの放電深度（例えば５０％の放電深度）、６０％超〜８０％までの放電深度（例えば７０％の放電深度）、…）のそれぞれに対応付けて、その放電深度での前記充放電での放電コスト（１０円／ｋＷｈ、２０円／ｋＷｈ、…）を保持する保持部（劣化価格保持部１４ａ、図８のＳ８０）と、前記充放電における、放電時の電力の価格と、充電時の電力の価格とを取得する取得部（価格情報取得部１４ｂ、Ｓ８１、図２のＳ２００、Ｓ２０４）と、当該放電深度に対応付けて保持された前記放電コストが、取得された、放電時の前記価格から、充電時の前記価格が減じられた、それら２つの前記価格の間の価格差（例えば、１０円／ｋＷｈ、２０円／ｋＷｈ、…）を上回らない放電深度（４０％超〜６０％までの放電深度（例えば５０％の放電深度）、６０％超〜８０％までの放電深度（例えば７０％の放電深度）、…）で、前記二次電池に放電をさせる放電制御部（放電深度切替部１４ｃ、Ｓ８２、Ｓ２０５、Ｓ２０６）とを有する制御装置（制御装置１４）である。
【００１６】
なお、上回らない放電深度で、放電をさせるとは、具体的には、例えば、その放電深度（例えば８０％（７０％）、…）における、最低の蓄電量（２０％（３０％）、…の蓄電量）以上の蓄電量（２０％以上（３０％以上）、…）までの放電をさせることでもよい。つまり、ある放電深度での充放電とは、具体的には、例えば、その放電深度における最低の蓄電量以上の蓄電量までの放電のみがされる充放電である。
【００１７】
なお、例えば、前記取得部は、放電時に、放電される電力が逆潮流され（実施の形態３、４を参照）、売電される際における、当該電力の売電の売電価格を取得してもよい。
【００１８】
そして、さらに具体的には、放電される電力量の全体のうちの、売電される電力量の割合と、需要機器（例えば需要機器５１）により消費される電力量の割合とがそれぞれ特定されてもよい。そして、売電の割合に対して、売電の価格が乗じられた額と、需要機器により消費された割合に対して、購入される電力量が削減された商用電力系統１０における、電力の購入の価格が乗じられた額との和が算出されてもよい。そして、算出された和の価格と、放電時の価格との間の価格差が算出され、用いられてもよい。
【００１９】
また、保持される前記放電コストは、単位電力量（例えば、図３の（ｂ）欄における１ｋＷｈ）当たりの放電コストであり、前記取得部により取得される、充電時および放電時のそれぞれの前記価格は、当該単位電力量当たりの価格でもよい。
【００２０】
また、前記放電コストを受信する受信部（受信部１４ａＲ）を備え、前記保持部（劣化価格保持部１４ａ）は、受信された当該放電コストを、当該放電コストの前記放電深度に対応付けて保持してもよい（図３の（ｂ）欄の表の各行のデータ）。
【００２１】
また、前記取得部により取得される、充電時の前記価格は、放電がされる時刻よりも後の時刻に、放電された電力が再び充電される際の価格でもよい。
【００２２】
つまり、後で詳述されるように、例えば、その充電がされる、将来の時刻での電力価格表が取得されてもよい。
【００２３】
なお、後述のように、例えば、前記保持部により保持される前記放電コスト（例えば４０円／ｋＷｈ）は、次のようなコストでもよい。つまり、当該放電コストの前記放電深度（８０％超〜１００％まで（例えば１００％））と、前記二次電池のサイクル寿命特性（図３の（ｄ）欄の１０００回）と、前記二次電池の価格（例えば、図３の（ｄ）欄に示される１．６万円／１ｋＷｈ）とから計算されたコストでもよい。
【００２４】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１における蓄電システム１ａの構成図である。
【００２５】
本蓄電システム１ａは、接続部１１と、双方向インバータ１２と、二次電池１３と、制御装置１４とを有する。
【００２６】
接続部１１は、商用電力系統１０への接続端子であると共に、商用電力系統１０および双方向インバータ１２を、事故から保護するためのブレーカなどが収められる。
【００２７】
双方向インバータ１２は、接続部１１を介して、商用電力系統１０に接続され、商用電力系統１０の交流電力と、二次電池１３の直流電力とを、双方向に変換する。双方向インバータ１２が変換する電力の向きと量、すなわち二次電池１３の充放電の向きと、その量とは、それぞれ、制御装置１４から指示される。
【００２８】
二次電池１３は、双方向インバータ１２で直流に変換された電力を、一時的に貯蔵し、必要とするときに放電する。放電した電力は、双方向インバータ１２により交流に戻される。
【００２９】
なお、二次電池１３に用いられる電池は、モジュール単位などで、劣化した電池を、容易に交換できる構造が望ましい。電池モジュールが交換可能な場合には、モジュール内の電池の寿命特性や、使用履歴などを保存するＩＣチップなどを備えていてもよい。これらの情報は、制御装置１４により取り出されて使用される。
【００３０】
制御装置１４は、動的に変動する電力料金と、二次電池１３の寿命特性とを考慮して、二次電池１３の各時刻における充放電量を決定し、双方向インバータ１２を制御する装置である。制御装置１４は、電力料金を、通信システム２０を介して接続される、電力会社の電力料金（電力価格）サーバ２１から取得する。なお、二次電池１３の寿命特性については、制御装置１４が固定的に保持してもよい。また、制御装置１４は、二次電池１３の寿命特性を、前述した電池モジュールに実装したＩＣチップなどから取得してもよい。
【００３１】
なお、制御装置１４（の少なくとも一部）は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有するコンピュータなどでもよい。そして、このコンピュータにより、コンピュータプログラムが実行されて、制御装置１４の各機能が実現されてもよい。
【００３２】
図２は、制御装置１４の処理の流れを示す概略図である。
【００３３】
制御装置１４は、初めに、電力価格サーバ２１から、各時刻の電力価格を取得する（Ｓ２００）。
【００３４】
なお、制御装置１４から、電力価格サーバ２１に問い合わせるのではなく、電力価格サーバ２１から放送される電力価格を受信する構成としてもよい。また、電力価格が、一定期間においては、周期的に変化するのがわかっていれば、次回から一定期間、このステップを省略してもよい。
【００３５】
次に、制御装置１４は、取得した電力価格表から、現在時刻が、電力価格の最も安価な時間時刻かを判定する（Ｓ２０１）。
【００３６】
そして、安価な時間であった場合には（Ｓ２０１：ＹＥＳ）、制御装置１４は、双方向インバータ１２を制御して、二次電池１３を充電にする。
【００３７】
他方、安価な時間ではなかった場合には（Ｓ２０１：ＮＯ）、逆に、最も高価な時間かを判定する（Ｓ２０３）。
【００３８】
そして、電力価格が、最も高価な時間であった場合には（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、充電時（すなわち最も安価な時間）との、電力価格の価格差を計算する（Ｓ２０４）。
【００３９】
なお、最も安価な時間の電力価格は、過去の電力価格表（現在、二次電池１３に充電されている電力を購入した価格）ではなく、将来の電力価格表（放電した場合に、次に充電するときの電力価格）から取得するのが好適である。なぜなら、一般に、所持している財を放出するタイミングと、その量とについては、購入したときの価格ではなく、将来の値下がりから、適切なタイミング等を考えた方が、望ましい結果が得られるためである。
【００４０】
次に、制御装置１４は、ステップＳ２０４で計算した電力価格差と、二次電池１３のサイクル寿命特性とから、放電深度を決定する（Ｓ２０５）。なお、決定方法については、以下で詳しく説明する。
【００４１】
図３は、二次電池１３の放電コスト等を示す図である。
【００４２】
二次電池は、一般に、図３の（ａ）欄のような、サイクル寿命特性を有する。図３の（ａ）欄は、放電深度１００％の充放電（満充電と完全放電、領域３ｙＢおよび領域３ｘＡ）を繰り返すと、１０００回で、二次電池の寿命が尽きることを示す（（ｄ）欄）。また、（ａ）欄のサイクル寿命特性では、放電深度８０％の充放電（満充電と残容量２０％）を繰り返した場合には、寿命が、放電深度１００％の場合の２倍の、２０００回の寿命まで延びる（領域３ｙ）ことが示される（（ｃ）欄）。
【００４３】
放電深度８０％の充放電を、１０００回行った場合には（（ｃ）欄の領域３ｙ１、領域３ｙ２）、電池単価の半分を消耗すると考えてよい。そこで、放電深度１００％の充放電を、１０００回繰り返した場合には、放電深度８０％までの充放電１０００回（（ｄ）欄の領域３ｙＢ）で、電池単価の半分を消耗し、放電深度８０％から１００％までを１０００回（領域３ｘＡ）で、残りの半分を消耗すると考える。ここで、電池の１ｋＷｈの価格を、１．６万円とすると、放電深度８０％から１００％までは（領域３ｘＡ）、０．２ｋＷｈの容量に相当する。このため、「電池の１ｋＷｈの価格（１．６万円／ｋＷｈ）」のうちの、領域３ｙＢで消耗される半分（０．８万円／ｋＷｈ）以外の残りの半分（領域３ｘＡの分、０．８万円／ｋＷｈ）が、｛「領域３ｘＡの容量（０．２ｋＷｈ）」×「１０００回（領域３ｘＡでの回数）」｝で除された額
１．６万円÷２÷（０．２ｋＷｈ×１０００回）＝４０円／ｋＷｈ
のコスト（放電コスト、劣化価格、劣化コスト）が、放電の際に発生すると考えられる。なお、この４０円／ｋＷｈの放電コストが、８０％超〜１００％までの放電深度（例えば９０％の放電深度）での放電コストと特定されてもよい。そして、同様な考え方で、各放電深度での放電コストを計算すると、（ｂ）欄のように、６０％超〜８０％まで（例えば７０％）、４０％超〜６０％まで（例えば５０％）、…で、それぞれ、２０円／ｋＷｈ、１０円／ｋＷｈ、…、と求まる。ステップＳ２０５では、この放電コストが、充電時と放電時との間の電力価格差（例えば１０円／ｋＷｈ）を上回らない範囲まで（４０％超〜６０％までの放電深度で）、放電することを決定する。なお、電力価格差（１０円／ｋＷｈ）を上回らない範囲とは、例えば、０％の放電深度から、０％より大きい特定の放電深度（６０％）までの範囲でもよい。
【００４４】
次に、制御装置１４は、決定した放電深度まで、双方向インバータ１２を制御して、放電を行う（Ｓ２０６）。
【００４５】
このような構成にすることで、電池の寿命が尽きたときには、充電時と放電時との間の電力価格差の積算値が、電池価格を上回るように、放電深度が適切に設定され、本発明の目的を達成することができる。
【００４６】
なお、このような、それぞれの放電深度（８０％超〜１００％まで（例えば９０％）、６０％超〜８０％まで（例えば７０％）、…等）での劣化コスト（劣化価格）を特定する計算は、例えば、制御装置１４の設計者等により、予め行われてもよい。そして、それぞれの、設計者等により予め計算された劣化コスト（４０円／ｋＷｈ、２０円／ｋＷｈ、…）が、その劣化コストが計算された放電深度（８０％超〜１００％まで（例えば９０％）、６０％超〜８０％まで（例えば７０％）、…）に対応付けて、制御装置１４等により記憶されてもよい。具体的には、例えば、図３の（ｂ）欄の表が記憶されてもよい。そして、処理がされる対象の放電深度に対応付けて記憶された劣化コストが読み出されて、用いられてもよい。
【００４７】
また、劣化コストを特定する計算は、劣化コストの処理がされる際などに、制御装置１４等によりされてもよい。
【００４８】
なお、こうして、劣化コスト（劣化価格、放電コスト）が、制御装置１４により記憶されるなどして、用いられる。用いられる劣化コストは、その劣化コストの放電深度が深いほど、より大きいコストである。そして、用いられる劣化コストは、上述の方法により特定される劣化コストでもよいし、他の方法により特定される劣化コストなどでもよい。
【００４９】
（実施の形態２）
図１の蓄電システム１ａにおいて、二次電池１３の放電深度ｘ（０≦ｘ≦１）と、サイクル寿命Ｎとの間の関係が、関数Ｎ（ｘ）で与えられる場合を考える。この場合には、現在時刻をｔ＝０として、次のコスト関数ＴＣ（・）を最小化することで、各時刻ｔ（＝０，１，・・・，Ｔ−１）における、二次電池１３の充放電量Δｓtを決定することができる。
【００５０】
【数１】
2011142114.tif 000003
【００５１】
ここで、（１）の中括弧内の第１項の関数ＰＣ（Δｓt，ｔ）は、時刻ｔの、二次電池１３の充放電量がΔｓtの場合に、時刻ｔの時間ステップ内で発生する電力料金を示す。ここで、電力価格サーバ２１から取得した、時刻ｔにおける電力価格（単価）を、Ｒ（ｔ）で表記した場合、関数ＰＣ（Δｓt，ｔ）は、次の式で計算することができる。
【００５２】
【数２】
2011142114.tif 000004
【００５３】
なお、定数ＬCは、二次電池１３および双方向インバータ１２において、充電時に発生する電力ロスを、定数ＬDは、放電時に発生する電力ロスをそれぞれ示す。なお、充放電ロスを無視できる場合には、定数ＬCとＬDの値を０とすればよい。
【００５４】
なお、この処理の対象である、時刻ｔ＝０から、時刻Ｔ−１までの、時間の長さＴは、例えば、Ｒ（０）〜Ｒ（Ｔ−１）のそれぞれのデータが取得可能である、最長の長さでもよい。つまり、例えば、電力会社等により、３日先までのそれぞれの時刻での価格Ｒが設定され、４日目以降では、設定が済んでいない場合において、長さＴは、３日先までの長さでもよい。
【００５５】
また、（１）の中括弧内の第２項は、二次電池１３のサイクル寿命特性から計算される放電コストを表す。図３を用いて説明した計算を、数式に直したものである。ここで、定数Ｃは、二次電池１３の容量、定数Ｐは、二次電池１３の価格を示し、（Ｐ／Ｃ）は、単位容量当たりの、電池の価格である。
【００５６】
なお、二次電池１３のみが交換できる構造になっていない場合には、定数Ｐに、双方向インバータ１２の価格や、設置工事費などを含んでいてもよい。
【００５７】
そして、（１）のコスト関数ＴＣにおいては、中括弧内の第１項で、充電時と放電時の電力価格の差額を、第２項で、放電時の蓄電池の劣化価格を、それぞれ時刻Ｔまで加算する。この目的関数（ＴＣ）を最小化することで、充電時と放電時との電力価格の間の差額が、放電による二次電池１３の劣化分を上回るように、各時刻における充放電量Δｓtが決定される。
【００５８】
なお、変数ｓt（０≦ｓt≦Ｃ）は、時刻ｔ（＝０，１，・・・，Ｔ）における、二次電池１３の残容量を示す。したがって、時刻ｔにおける放電深度は、（１−ｓt／Ｃ）で表される。また、充放電量Δｓtの符号は、正の場合に充電を示し、負の場合に放電を示すものとする。よって、時刻ｔにおける残容量ｓtと、同じ時刻ｔにおける充放電量Δｓt、および、時刻ｔの次の時刻（ｔ＋１）における残容量ｓt+1の間の関係は、次の式が成り立つ関係である。なお、ｓ0は、現在時刻（ｔ＝０）における、実際の残容量である。
【００５９】
【数３】
2011142114.tif 000005
【００６０】
また、関数ｕ（・）は、下記で定義される単位ステップ関数である。（１）を、簡潔に表記するために導入している。なお、この単位ステップ関数により、（１）の中括弧内の第２項は、充電時には０となり、放電時にのみ有効となる。
【００６１】
【数４】
2011142114.tif 000006
【００６２】
図４に、実施の形態２における制御装置１４のフローチャートを示す。
【００６３】
実施の形態２における制御装置１４は、初めに、電力価格サーバ２１から、各時刻ｔ（＝０，・・・，Ｔ−１）における電力価格Ｒ（ｔ）の値を取得する（Ｓ４００）。次に、（１）を用いて、各時刻ｔ（＝０，・・・，Ｔ）における充放電量Δｓtを決定する（Ｓ４０１）。
【００６４】
なお、（１）の値を最小にする充放電量Δｓt（ｔ＝０，・・・，Ｔ−１）の求解には、動的計画法などの数理計画法や、遺伝的アルゴリズム（ＧＡ）、焼きなまし法（ＳＡ：シミュレーティッド・アニーリング）などの、典型的な発見的解法（メタヒューリスティック解法）を利用するのが好適である。
【００６５】
ここで、動的計画法を用いて充放電量Δｓtを決定する場合には、（１）に対して、ベルマンの最適性の原理を適用して、例えば、次の（５）ように、時刻ｉ（１≦ｉ≦Ｔ）において、蓄電量がｓiの場合の最小コストＶ（ｓi，ｉ）の漸化式に、まず変形する。
【００６６】
【数５】
2011142114.tif 000007
【００６７】
次に、蓄電量ｓiを離散化することで、Ｖ（ｓT，Ｔ）を配列に保持し、この配列に対して、隠れマルコフモデルに対するビタビアルゴリズムと同様な手続きで、最小コストパスを探索する。このことで、Ｖ（ｓT，Ｔ）の最小値を与えるΔｓ1，Δｓ2，・・・，ΔｓT-1を決定する。具体的には、時刻を順方向（ｉ＝１，２，・・・，Ｔ）に、コストを積み上げて、離散化された状態ｓiおよび時刻ｉに対して、Ｖ（ｓi，ｉ）を求めた後に、Ｖ（ｓi，ｉ）を計算したパスを、時刻Ｔから逆方向にたどることで、各時刻での充放電量Δｓiを確定する。
【００６８】
このようにして、各時刻での充放電量Δｓt（ｔ＝０，１，・・・，Ｔ−１）を決定した後、制御装置１４は、各時刻ステップ内での、二次電池１３の充放電量がΔｓtになるように、双方向インバータ１２を制御する（Ｓ４０２）。なお、電力価格の取得、および、取得された電力価格からの、充放電量Δｓtの決定の処理は、一定時間先（Ｔ−１）についてまでしか行えないため、以上のステップを、定期的に繰り返す（Ｓ４０３）。また、Ｓ４０１で計算した際の、各時刻の残容量ｓt（ｔ＝１，・・・，Ｔ）が、実際の残容量と異なった場合において、Ｓ４００のステップからやり直してもよい。
【００６９】
なお、（１）の中括弧第２項において、（１）を計算する時間ステップが十分に小さい場合には、ｓt+1→ｓtの極限を考えて、（１）を次のように変形してもよい。なおＮ’（・）は、関数Ｎ（・）の微分を示す。
【００７０】
【数６】
2011142114.tif 000008
【００７１】
また、（１）に、残容量ｓtに応じたペナルティを加算してもよい。例えば、リチウムイオン二次電池は、満充電付近で放置することで、劣化することが知られている。また、太陽光発電システムなどと共に設置される場合には、不意に発生する余剰電力の吸収のため、蓄電システムでは、満充電を避けた方がよい場合がある。ここで、（１）に、残容量ｓtに応じたペナルティ関数Ｑ（ｓt）を導入すると、コスト関数は、下記のようにすることができる。
【００７２】
【数７】
2011142114.tif 000009
【００７３】
また、コスト関数ＴＣ（・）およびＰＣ（・）のパラメータとしては、充放電量Δｓtに加えて、別の制御パラメータがあってもよい。例えば、コジェネレーションシステム、発電機、および、電力を使用する熱源機などと共に、本蓄電システムが設置される場合には、これらの制御パラメータを加えて、各時刻の充放電量と共に、これらの機器の最適な制御パラメータを求めるようにしてもよい。
【００７４】
このようにして、次の動作がされてもよい。
【００７５】
つまり、（１）の前半部分、つまり、ΣＰＣ（Δｓt，ｔ）は、Ｆと略記される。そして、Δｓt＞０（充電時）であるｔのみについての、ΣＰＣ（Δｓt，ｔ）＝「充電で、電力が購入される額の積算量」は、Ｆａと略記され、Δｓt＜０（放電時）であるｔのみについての、ΣＰＣ（Δｓt，ｔ）＝「放電による利益額（収益額）の積算量」は、Ｆｂと略記される。そして、（１）の後半部分、つまり、Σ［Ｐ／Ｃ・（…）］は、Ｇと略記される。
【００７６】
そして、例えば、先述の放電制御部は、電力料金（Ｆ）と、放電コスト（Ｇ）とが加算されたコスト関数値（ＴＣ、（１））を算出してもよい。そして、コスト関数値（ＴＣ）に加算される電力料金（Ｆ）は、充電時の価格での料金（Ｆａ）が加算され、放電時の価格での料金（Ｆｂ）が減算された額でもよい。そして、複数の時刻（ｔ＝０，１，…，Ｔ−１）のそれぞれでの充放電量（Δｓt）が含まれる、充放電量の組（充放電量の組み合わせ、「Δｓ0，Δｓ1，…，ΔｓT-1」）から、当該組におけるコスト関数値（ＴＣ）を算出してもよい。そして、複数の組のうちで、算出されるコスト関数値（ＴＣ）が最小である組（Δｓ0，Δｓ1，…，ΔｓT-1）に含まれる複数の充放電量により、それぞれの時刻（ｔ）において、当該組における当該時刻の充放電量（Δｓt）での充放電をさせてもよい。
【００７７】
そして、より具体的には、算出されるコスト関数値（ＴＣ）は、当該コスト関数値が算出される組における、満充電の近傍での放置がされる期間（先述）が長いほど、大きな値である、当該放置についてのペナルティの値（（７）のＱ（ｓt））が、さらに加算されたコスト関数値（（７）のＴＣ）でもよい。なお、満充電の近傍とは、例えば、１００％から、１００％より所定量（例えば５％）を差し引いた量（９５％）までの範囲でもよい。
【００７８】
（実施の形態３）
図５は、実施の形態３における蓄電システム１ｃの構成図である。
【００７９】
なお、図５において、図１と同じ構成要素については、同じ符号を用い、説明を適宜、省略する。
【００８０】
図５のように、蓄電システムが、需要機器５１と共に需要家に設置される場合、需要機器５１の電力需要が小さいと、蓄電システムの放電により、商用電力系統１０への逆潮流（売電）が発生する可能性がある。この場合、電力計５２を設置して、制御装置１４は、逆潮流を発生しないように充放電量Δｓtを決定するか、逆潮流時の売電価格を考慮して、関数ＰＣ（Δｓt，ｔ）を計算してもよい。なお、これらを行うには、一般的に、需要予測などが必要となる。
【００８１】
なお、電力計５２は、蓄電システム１ｃの一部でもよいし、蓄電システム１ｃの外部に設けられてもよい。
【００８２】
そして、さらに具体的には、次の動作が行われてもよい。
【００８３】
例えば、二次電池１３から放電される電力量の全体のうちの、第１の割合の電力量が、需要機器（需要機器５１）に供給され、商用電力系統１０から購入される電力量が、放電により供給されるこの電力量の分だけ、削減されてもよい。そして、第２の割合の電力量だけ、逆潮流による売電が行われてもよい。そして、商用電力系統１０の電力の価格に、上記の第１の割合が乗じられた額と、売電価格に、上記の第２の割合が乗じられた額との和が、放電がされる、全体の電力量での価格として、制御装置１４により特定されてもよい。
【００８４】
ここで、売電においては、電力会社により設定されるなどして、限界の電力量以下の電力量の売電のみが可能でもよい。ここで、複数の時刻（ｔ＝０，１，…）の充放電量が含まれる、充放電量の組（「Δｓ0，Δｓ1，…」）の処理がされる。そこで、放電がされる、Δｓ0＜０である充放電量について、その充放電量（−Δｓt＞０）のうちの、売電がされる電力量の部分が、このような限界を超えるか否かが判定されてもよい。そして、限界を超えるとの判定がされない組のみが用いられてもよい。
【００８５】
（実施の形態４）
図６は、実施の形態４における蓄電システム１ｄの構成図である。
【００８６】
なお、図６において、図１および図５と同じ構成要素については、同じ符号を用い、説明を適宜、省略する。
【００８７】
図６では、直流電力の需要機器６１と電力計６１ｘとが、追加で設置されている。この場合、制御装置１４から双方向インバータ１２への変換量の指示では、充放電量Δｓtの値から、電力計６１ｘで計測される、直流の需要機器６１の消費電力を加算する。
【００８８】
なお、直流の需要機器６１は、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）照明でもよい。また、需要機器６１は、パソコンなどでもよい。
【００８９】
このように、放電される電力が供給される需要機器は、交流の需要機器５１でもよいし、直流の需要機器６１でもよいし、いずれにも供給がされてもよい。
【００９０】
こうして、次の動作がされてもよい。
【００９１】
つまり、二次電池（例えば二次電池１３、特許文献１などを参照）においては、通常、充放電に際して、劣化が生じて（二次電池が傷んで）、例えば、図３の（ｂ）欄の４０円／ｋＷｈ、２０円／ｋＷｈ、１０円／ｋＷｈなどの、劣化コスト（放電コスト、劣化価格だけの損失）が発生する。
【００９２】
ここで、発生する劣化コストは、先述のように、放電深度が、浅い第１の放電深度（例えば、４０％超〜６０％までの放電深度（例えば５０％の放電深度））である場合には、比較的少なくてもよい（例えば１０円／ｋＷｈ）。そして、逆に、深い第２の放電深度（例えば、６０％超〜８０％（例えば７０％））である場合には、比較的多くてもよい（例えば２０円／ｋＷｈ）。なお、ここで、放電深度とは、例えば、満充電における蓄電量のうちでの、充放電に実際に利用される電力量の割合でもよい。この割合の具体例としては、図３の（ｂ）欄の８０％超〜１００％までの割合（例えば９０％）、６０％超〜８０％までの割合（例えば７０％）、４０％超〜６０％までの割合（例えば５０％）などが示される。
【００９３】
一方、二次電池（例えば二次電池１３）においては、一般に、電力会社により低い価格（例えば８円／ｋＷｈ）が設定される夜間などに充電がされ、高い価格（例えば２７円／ｋＷｈ）が設定される昼間などに、放電がされる。
【００９４】
これにより、放電時の価格から、充電時の価格が減じられただけの、これら２つの価格の間の価格差（例えば２７−８＝１９円／ｋＷｈ）による利益が、充放電（充電および放電）で生じる。
【００９５】
ここで、生じた利益は、発生する劣化コストの支払いに充当可能である。
【００９６】
しかしながら、近年においては、電力市場の自由化などに伴い、電力会社等により、電力の価格が、より自由かつより多様に、設定されつつある。
【００９７】
しかも、将来においては、晴れの日などの特定の日には、発電される電力量が多く、雨の日などには、発電される電力量が少ない太陽光発電が、より広く普及すると考えられる。また、風が強い日などには、発電量が多く、弱い日などには、発電量が少ない風力発電も、より広く普及されると考えられる。こうして、発電がされる日（時刻）により、発電される電力量が大きく変動する発電方式が、普及していくと考えられる。
【００９８】
このため、将来においては、電力会社等により、昼の価格として、晴れの日、風の強い日などの、発電量が多い日等には低い価格が設定される一方で、雨の日、風の弱い日などには高い価格が設定されることなどが想定される。すなわち、上記された、放電時の価格と、充電時との価格との価格差が、小さい第１の価格差と、大きい第２の価格差との間で変動することが想定される。
【００９９】
なお、例えば、昼間の価格について、例えば、日光が強い１５分の間には、低い価格が設定される一方で、次の１５分の、日光が弱い間には、高い価格に設定されるなどして、相当に短い期間のうちに、価格差が変動する設定がされることも考えられる。
【０１００】
そして、このように、価格差が変動すると、価格差により生じる利益（上述）の大きさも変動し、つまり、劣化コストの支払いに充当可能な額が変動する。
【０１０１】
そして、価格差が変動し、劣化コストの支払いに充当可能な額が変動するにも関わらず、劣化コストが一定のままであるならば、支払いに充当可能な額の大きさに対して、生じる劣化コストが大き過ぎたり、小さ過ぎたりして、生じる劣化コストの大きさが、生じる利益の大きさに対して、バランスの悪い大きさになってしまう。
【０１０２】
これにより、ひいては、劣化コストの積算量が、二次電池の寿命の量に達して、新しい二次電池の購入が必要になるまでの、二次電池の寿命の期間における、それぞれの充放電で生じる利益が積算された積算利益量が、購入される新しい二次電池の価額などの、適切な量から外れてしまう。つまり、寿命が尽きる、寿命の期間の終わりにおける積算利益量が、不適切な額になってしまう。
【０１０３】
そこで、本制御装置（制御装置１４）において、例えば、二次電池１３による充放電では、当該充放電における放電深度が、第２の放電深度（例えば、図３の（ｂ）欄の６０％超〜８０％まで（例えば７０％））よりも浅い第１の放電深度（４０％超〜６０％まで（例えば５０％））である場合には、第２の劣化コスト（２０円／ｋＷｈ）よりも小さい第１の劣化コスト（１０円／ｋＷｈ）が生じてもよい。そして、この充放電では、深い第２の放電深度（６０％超〜８０％まで）である場合には、大きい第２の劣化コスト（２０円／ｋＷｈ）が生じてもよい。
【０１０４】
なお、ここで、生じる劣化コストは、具体的には、生じることが想定される劣化コスト（又は、その近似値）でもよい。
【０１０５】
そして、当該充放電により、放電時の価格から、充電時の価格が減じられた、２つの価格の間の価格差が、第２の価格差（例えば、２０円／ｋＷｈの価格差）よりも小さい第１の価格差（１０円／ｋＷｈの価格差）である場合には、第２の利益（２０円／ｋＷｈ）よりも小さい第１の利益（１０円／ｋＷｈ）が生じ、大きい第２の価格差（２０円／ｋＷｈ）である場合には、大きい第２の利益（２０円／ｋＷｈ）が生じてもよい。
【０１０６】
そして、取得部（価格情報取得部１４ｂ、Ｓ８１）は、充放電がされる際における、放電時と充電時との間の価格差を示す情報（１０円／ｋＷｈ、または、２０円／ｋＷｈ）を取得してもよい。
【０１０７】
そして、放電制御部（放電深度切替部１４ｃ）は、取得された価格差が、小さい第１の価格差（１０円／ｋＷｈ）である場合には（Ｓ８２１：ＮＯ）、小さい第１の劣化コストが生じる、浅い第１の放電深度（４０％超〜６０％まで（例えば５０％））での充放電を二次電池にさせ（Ｓ８２２ａ）、大きい第２の価格差（２０円／ｋＷｈ）である場合には（Ｓ８２１：ＹＥＳ）、大きい第２の劣化コストが生じる、深い第２の放電深度（６０％超〜８０％まで（例えば７０％））での充放電をさせてもよい（Ｓ８２２ｂ）。
【０１０８】
これにより、価格差が変動し、生じる利益が変動しても、価格差に対してバランス良い深さの放電深度（第１、第２の放電深度）が用いられ、生じる劣化コストの大きさが、価格差に対してバランス良く、ひいては、価格差から生じる利益に対して、バランス良くできる。
【０１０９】
これにより、例えば、二次電池１３の寿命の期間の終わりでの積算利益量が、新しい二次電池１３の購入に要する価額などの、適切な額にできる。
【０１１０】
なお、具体的には、第１および第２の放電深度は、いずれも、生じる劣化コストが所定値以下の放電深度などの、比較的浅い放電深度で、生じる劣化コストが、比較的小さくてもよい（特許文献２、３、４などを参照）。
【０１１１】
また、複数の時刻から、価格が比較的（最も）低い時刻が選択されてもよい。また、価格が比較的（最も）高い時刻も選択されてもよい。そして、選択された、価格が低い時刻に充電がされ、高い時刻に放電がされてもよい（Ｓ２０１、Ｓ２０３、特許文献５等を参照）。そして、用いられる放電深度が決定される基にされる、上述された価格差は、より具体的には、例えば、こうして選択された２つの時刻の価格の間の価格差で、このような、選択された２つの時刻の間の価格差が、第１の価格差と、第２の価格差との間で変動してもよい。
【０１１２】
そして、さらに具体的には、保持部は、小さい第１の劣化コスト（例えば１０円／ｋＷｈ）を保持してもよい。
【０１１３】
そして、小さい第１の価格差は、第１の当該価格差で生じる利益が、保持された第１の劣化コスト以下の額である価格差（１０円／ｋＷｈ以下の価格差）でもよい。
【０１１４】
そして、大きい第２の価格差は、第２の当該価格差での利益が、保持される第１の劣化コストよりも大きい額の価格差（２０円／ｋＷｈなどの、１０円／ｋＷｈより大きい価格差）でもよい。
【０１１５】
なお、価格情報取得部１４ｂが、電力価格サーバ２１等から、価格差を取得してもよいし、取得される、価格差以外の他のデータから価格差を算出することにより、その算出の算出結果として、価格差を取得してもよい。
【０１１６】
なお、受信部１４ａＲが、交換前の二次電池１３が、新しい二次電池１３へと交換される際に、制御装置１４の外部等から、交換後の新しい二次電池１３のデータ（例えば、上述された、小さい第１の劣化コスト）を受信し、受信されたデータが保持され、用いられてもよい。
【０１１７】
こうして、本システム（蓄電システム１ａ等）においては、価格情報取得部１４ｂ、放電深度切替部１４ｃなどの複数の構成が組み合わせられ、組み合わせによる相乗効果が生じる。これに対して、従来例においては、これらの複数の構成のうちの全部または一部を欠き、相乗効果は生じない。本システムは、この点において、従来例に対して、相違する。
【０１１８】
そして、上述の機能を実現するためのコンピュータプログラムが構築されてもよいし、そのコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体が構築されてもよいし、上述の機能が実装された集積回路が構築されてもよいし、他の種類の物が構築されてもよい。また、上述の工程が含まれる方法が構築されてもよい。
【０１１９】
また、互いに異なる複数の実施の形態における複数の要素などの、互いに離れた複数の箇所に書かれた複数の要素が、適宜、組み合わせられてもよい。また、単なる細部においては、上述の形態が採用されてもよいし、他の形態が採用されてもよい。他の形態は、例えば、容易に思い付く形態でもよいし、さらに改良発明が加えられた形態などの、思い付くのが困難な形態でもよい。いずれのケースも、本発明が適用される限り、本発明の範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
実施形態にかかる蓄電システムの制御方法は、蓄電池の劣化と、電力価格を考慮した充放電制御を有し、特に電池モジュールを交換可能な蓄電システムの制御方法として有用である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０  商用電力系統
１１  接続部
１２  双方向インバータ
１３  二次電池
１４  制御装置
１４ａ  劣化価格保持部
１４ｂ  価格情報取得部
１４ｃ  放電深度切替部
２０  通信システム（通信網）
２１  電力価格サーバ
５１  需要機器
５２  電力計
６１  需要機器
６１ｘ  直流電力の電力計
【図１】
2011142114.tif 000010
【図２】
2011142114.tif 000011
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2011142114.tif 000016
【図８】
2011142114.tif 000017
【図９】
2011142114.tif 000018
【国際調査報告】
2011142114.tif 000019
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